廃 棄 ビニル シー トの道 路等 の凍上 防止路盤材 へ の活用 に関す る研究
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(2) ウス等 の使 用 済 み 塩 化 ビニ ル シー トを回 収 して 、 大 き く裁 断 す る。 次 に これ ら を水 洗 い し、 表 面 に付 着. 3.廃. ビペ レ ッ トの 基 礎 的 性 質 に 関 す る 室 内 実験. して い る土 砂 な どを 除去 す る。 それ らを さ らに細 か く切 り刻 ん で 、水 洗 い を繰 り替 え し、145℃程 度 ま で 加 熱 し、 液 体 化 させ てペ レ ッ ト状 に 成 形 す る。. この 廃 ビペ レ ッ トを道 路 等 の凍 上 防 止 路 盤 材 、水 路 裏 込 め材 な どに使 用 す る場 合 に把 握 して お く必 要. ま た 、 野 外 試 験 に お い て 経 験 した 、 そ の層 厚 が 大. が あ る性 質 と して は粒 度 、 比 重 、 単位 容 積 質 量 、熱. き くなれ ば 転 圧 が 不 充分 で 締 め 固 め に くい とい う転. 伝 導 率 、有 害 物 溶 出性 、圧 縮 特 性が あ げ られ る。 本. 圧 時 の 困 難 さの改 善 に つ い て 、廃 ビペ レ ッ ト表 面 の. 研 究 で は 、 ま ず これ らの 項 目につ い て 室 内試 験 を行. 摩 擦 力 の 増 大 を図 る た め 、 フ ライ ア ッ シ ュ入 り廃 ビ. っ た1)〜5)。. ペ レ ッ ト(改 良 廃 ビペ レ ッ トと略 称)を 製 造 した。 これ は 、 ビニ ル を液 体 化 させ た 段 階 で 火 力 発 電 所 か. (1)粒. らの副 産 物 と して 得 られ る微 粉 末 の フ ライ ア ッシ ュ. ふ る い 分 け 試 験 の 結 果 、 廃 ビペ レ ッ トと改 良 廃 ビ. 度 分布. を加 え て 、同様 にペ レ ッ ト状 に成 形 した もの で あ る。. ペ レ ッ トは と も に最 大 粒 径30mmで. 廃 ビペ レ ッ トの 製 造 方 法 を 図‑1に. 前 後 の 均 一 な材 料 とい え る。 た だ製 造過 程 が 同 じな. 廃 ビペ レ ッ トを写真‑1に. 示 し、 成 形 後 の. の に も 関わ らず 、粒 径20mmの. 示す 。. 粒 径 が ほ ぼ20mm. 通過質 量百分率が廃 ビ. ペ レ ッ トと改 良廃 ビペ レ ッ トとで大 き く違 って い る の は 、 これ らの製 造 日が違 うこ とか らの ば らつ き と 考 え られ る が 、い ず れ に して も粒 径20mm前. 後 にお い. て の み の 差 で あ る。 ま た 、粒 度 分 布 に お け る廃 ビペ レ ッ トの 粗 粒 率 は7.7、 改 良廃 ビペ レ ッ トの粗 粒 率 は7.1と. この 試 料 に お い て は若 干 で は あ るが廃 ビペ. レ ッ トの 方 が 大 き い粒 径 の も の が 多 くな っ て い る。 廃 ビペ レ ッ トの 粒 度 分 布 は 図‑2に. 図‑1廃. 示 す 通 りで あ る。. ビペ レ ッ トの 製 造 フ ロー. 図‑2廃. (2)比. ビペ レ ッ トの粒 度 分 布. 重. 北 海 道 の道 路 の凍 上 防 止 路 盤 材 と して 使 用 され て い る砂 、砕 石 お よび 廃 ビペ レ ッ トの 比 重 及 び 吸水 率 の 測 定 結 果 は表‑1に トの 比 重 は1.21、. 示 す 通 りで あ る。 廃 ビペ レ ッ. 改 良 廃 ビペ レ ッ トの 比 重 は1.26. とフ ライ ア ッシ ュ を 混 ぜ 込 ん で い る こ とで若 干 大 き くな っ て は い る が 、一 般 的 な 砂 や 砂 利 の2.50〜2.70 に比 べ 、廃 ビペ レ ッ ト材 は そ れ ら材 料 の1/2程 度 の 写 真‑1廃. ビペ レ ッ ト. 比 重 で あ る こ とが わ か る。 ま た 、 吸水 率 につ い て も ―140―.
(3) 3に 示 す 通 りで あ る。 熱 伝 導 率 の 測 定 は 、 北海 道 立. 他 の材 料 に比 べ 小 さい 値 で あ る こ と もわ か る。. 寒 地 住 宅都 市 研 究 所 に 依 頼 し、お よ そ90cm四 表‑1廃. ビペ レットの 比重 及 び 吸水 率. 方の. 木 枠 に廃 ビペ レ ッ トを入 れ 、 そ の 間 隙 に充 填 材 と し て砕 石 くず を詰 め 、 現 場 で 使 用 され た 場 合 を想 定 し 平 板 直接 法 に よ っ て行 っ た 。 これ か ら廃 ビペ レ ッ ト の熱 伝 導 率 は 、 砂 利 、砕 石 と空 隙 率 が ほぼ 同 じで あ る の に もか か わ らず 、1/15〜1/20程. 度 で あ り、熱 を. 伝 え に くい材 料 で あ る こ とが わ か る。 表‑3廃 (3)単. ビペ レットの熱伝 導 率. 位 容積 質 量. 廃 ビペ レ ッ ト材 の 単 位 容 積 質 量 は ジ ッキ ング試 験 の 要 領 で 容 器 の各 側 を3回 づ つ 交 互 に 、全 体 で6回 落 下 させ て締 め 固 め て 測 定 した。 廃 ビペ レ ッ トの 単 位 容 積 質 量 は0.74g/cm3、 は0.78g/cm3と. 改 良廃 ビペ レ ッ トの そ れ. これ も フ ラ イ ア ッシ ュ を 混 ぜ 込 ん. だ こ とで 若 干 大 き な値 とな っ て い る。 一 般 的 に使 用 され て い る砂 利 等 の 路 盤 材 で は1.5〜1.9g/cm3程 度 で あ り、 廃 ビペ レ ッ ト材 は そ の約1/2程. 度 の軽 量. (6)圧. な材 料 で あ る こ とが わ か る。. 縮 特性. 廃 ビペ レ ッ トの圧 縮 試 験 はCBR試 を 用 い 、13kNま. (4)有. 害 物 溶 出性. 験 用 モ ール ド. で の 荷 重 を3回 繰 り返 して 加 え た。. 廃 ビペ レ ッ トの圧 縮 特 性 はお よ そ13kNま 返 し荷 重 に対 して最 大13%前. 廃 ビペ レ ッ ト材 を長 期 間 使 用 した とき の有 害 物 の. で の繰 り. 後の変位 であったが、. 溶 出 が 懸 念 され た。 これ につ い て 土 木 学 会 基 準 「コ. 今 回 行 っ た改 良廃 ビペ レ ッ トに お い て も ほ ぼ 同様 の. ン ク リー トの凍 結 融 解 試 験 方 法 」 に 従 い 、 ゴム製 袋. 結 果 が 得 られ た。 そ の 改 良廃 ビペ レ ッ トの圧 縮 試 験. に 廃 ビペ レ ッ トを入 れ て 水 道 水 を満 た し、外 側 か ら. の 結 果 は 図‑3に. 水 中凍 結 時 温 度‑18℃. で300サ イ. に フ ライ ア ッシ ュ を混 ぜ 込 む こ とで 多 少 変 位 が減 る. クル の 凍 結 融 解 試 験 を行 い 、 そ の 融 解 水 の分 析 を財. よ うに思 え た が 、今 回 の 試 験 結 果 で は 大 き な違 い が. 団 法 人 日本 食 品分 析 セ ン ター に依 頼 して行 っ た。 そ. 見 られ ず 、廃 ビペ レ ッ トと改 良廃 ビペ レ ッ トの圧 縮. の 結 果 を表‑2に. 特性 は ほ ぼ 同等 で あ る と考 え られ る。. 、融 解 時 温度+5℃. 示 す 。 僅 か に鉄 分 、 マ ン ガ ン が検. 示 す 通 りで あ る。 廃 ビペ レ ッ ト中. 出 され た 以 外 は シ ア ン、 水 銀 な どの 有 害 成 分 は検 出 され ず 、 土 壌 水 に 対 す る環 境 基 準 に 合 致 す る もの で あ った 。 表‑2廃. ビペ レ ッ トの有 害物 溶 出性. 図‑3改. (5)熱 伝導性 北海道の道路の凍上防止路盤材に使用されている 砂利等 と廃 ビペ レットの熱伝導率の測定結果は表‑ ―141―. 良廃 ビペ レ ッ トの圧縮 特 性.
(4) 図‑4栗. 4.廃. 4.1空. 沢農道野外試験現場の平面図及び断面図. ビ ペ レ ッ トの 適 用 性 に 関 す る 野 外 試 験. 知 郡栗 沢 町農 道 で の野 外試 験 の概 要. 空 知 郡 栗 沢 町 岐 阜 地 区 に お い て 廃 ビペ レ ッ トを農 道 の凍 上 抑 制 層 材 と して 使 用 した 野 外 実 験 を 行 っ た。 図‑4に. 野 外 実 験 の 平 面 図 及 び 断面 図 を示 す 。 凍 上. 抑 制 層材 と して廃 ビペ レ ッ トを17cmと33cmの. 厚さ. と した 工 区 、 そ して この 地 域 に お け る標 準 工法 で あ る60cm厚. さ の切 込 砂 利 の 工 区 を設 置 した。施 工 時 に 写真‑2冬. は各 舗 装 構 成 層 に熱 電 対 温 度 計 を設 置 し、 平 成9年 11月13日. か ら翌 年3月29日. 期 の 野外 試 験 現場. ま で の冬 期 間 の地 中温. 度 を1時 間 間 隔 で 測 定 し、各 置 換 深 さに つ い て 冬 期 間 にお け る各 層 の 地 中温 度 の 比 較 検 討 を行 っ た 。 な お 、 図 中 の番 号 は 温度 計 設 置 位 置 を示 す 。 4.2野 図‑5は. 外 試 験 に お け る 結 果 と考 察 凍 上 抑 制 層 下 面 温 度 を示 した もの で あ る。. これ を 見 る と廃 ビペ レ ッ ト33cm工. 区 の温 度は 常 に. プ ラス 側 で あ り、 凍 上 性 路 床 土 は 凍 結 して い な い。 ま た 、標 準 断 面 で あ る砂 利60cm工. 区 で は1月 中 旬 か. ら温度 は マ イ ナ ス側 に な っ てお り路床 土 は若 干 凍 結 して い る もの と考 え られ る。廃 ビペ レ ッ ト17cm工 区 の場 合 は 、1月 下 旬 か らマ イ ナ ス側 に な っ てい るが 図‑5凍 ―142―. 上 抑制 層 下 面 の温度 変 化.
(5) 標 準 の砂 利60cm工. 区 と比 較 す る と、僅 か で は あ るが. 高 い 温 度 を示 してお り、 砂 利 の約1/3の. 層 厚 を考 え. る と断熱 効 果 が 大 き い とい え る。 図‑6は. 凍 上 抑 制 層 下 面 温 度 の積 算 値 を示 した も. の で あ る。これ を見 る と廃 ビペ レ ッ ト33cm工 区 は 、 積 算 温 度 が 常 に プ ラ ス で あ る が 、 標 準 の砂 利60cm 工 区 と比 較 す る と最 大 で約250℃. ・daysの 差 が あ り. 凍 上 抑 制 層 上 面 か らの寒 気 の 侵 入 を廃 ビペ レ ッ トは よ く遮 断 して い る こ とが わ か る。 ま た 、 廃 ビペ レ ッ ト17cm工. 区 は1月 中旬 以 降 緩 や か に マ イ ナ ス に移. 行 して い るが 、標 準 工 法 の 砂 利60cm工. 区 と同 様 に移. 行 して い る こ とか ら、 層 厚 を考 慮 す る と砂利 よ り廃 ビペ レ ッ トの 断 熱 効 果 が 大 きい こ とを確 認 で き た。 図‑7は. 凍 上 抑 制 層 上 面及 び 下 面 の 温 度 差 の積 算. 値 を示 した もの で あ る。 これ を見 る と廃 ビペ レ ッ ト 33cm工 区 が標 準 工 法 で あ る砂 利60cm工. 図‑6凍. 上抑 制 層 下面 の積 算 温度. 区の場合 よ. り高 い 温 度 差 積 算値 を示 して い る こ とが わ か る。 こ れ は凍 上 抑 制 層 上 下 間 で の熱 の移 動 が少 な い こ とを 示 して お り、 同 時 に廃 ビペ レ ッ トの 熱 伝 導 率 の 低 さ を示 して い る。よ っ て 、廃 ビペ レ ッ ト33cm工 区 は 砂 利 の 約1/2の 厚 さで 同 等 以 上 の凍 上 抑 制 効 果 が期 待 で き る とい え る。 図‑8は. 平 成10年2月28日. ま で にお け る路 面 で. の 累 計 凍 上 量 と沈 下 量 を示 した もの で あ る。 これ を 見 る と標 準 工 法 の砂 利60cm工. 区 の凍 上 量 、沈 下 量 と. もに 、廃 ビペ レ ッ ト33cm工 区及 び17cm工. 区 に比 べ. 2倍 以 上 の 数 値 が示 され て い る。 これ は 、 廃 ビペ レ ッ トの 断熱 性 が 砂 利 よ りも大 き く比 重 が 小 さい た め で あ り、軟 弱 で 凍 上 性 地盤 にお け る 凍 上 量 と圧 密 沈. 図‑7凍. 上抑 制 層 上面 と下面 の温 度 差積 算値. 下 量 を低 減 で き る も の と考 え られ る。 4.3舗 装 の凍 結深 さ 一 般 に寒 冷 地 にお け る舗 装 の 凍 結 深 さ を推 定 す る 場 合 、一 般 に① 式 に 示 す よ うな修 正Berggrenの. 式が. 用 い られ て い る6)。 本 研 究 で は 、廃 ビペ レ ッ トを用 い た 場 合 で も 、設 計 上 各 々 の 地 域 にお け る舗 装 厚 の 決 定 を行 うた め に 、 気 温 に よ る 気 象 デ ー タ で舗 装 の 凍 結 深 さ を推 定 で き るか ど うか を 、 そ れ ぞれ の 工 区 に つ い て こ の式 で検 討 した。 この検 討 に用 い た気 象 デ ー タ は 試 験 施 工現 場 近 くのAmedasデ. ー タ を使 用. し、舗 装 構 成 の熱 常数 につ い て は 、 施 工 時 に お け る 現 場 の 含 水 比 と乾燥 密 度 か ら求 め た6)。 た だ し、廃 ビペ レ ッ トの 熱 伝 導 率 は 、室 内試 験 の 結 果 を用 い た。 計 算 に 用 い た 各 層 に お け る熱 常数 を 表‑4に. 示 す。. 図‑8累. ―143―. 計沈 下 量 と凍 上量.
(6) ① こ こに 、 Z:推. 定 凍 結 深 さ(cm). α:補 正 係 数 F:凍. 結 指 数(℃. ・days). 図‑9凍 X=d1+d2+… dn:予. …+dn:予. 結 深 さの 推 定 値 と実 測 値 (標 準:砂. 想 凍 結 深 さ(cm). 利60cm工. 区). 想 凍 結 深 さ内 の 各 層 の 厚 さで 、 d1は. 最 上 層 の 深 さ(cm). Kn:各. 層 の 熱 伝 導 率(ca1/cm/s/℃). Ln:各. 層 の 融 解 潜 熱(ca1/cm3/℃). 表‑4熱. 常数 の入力 条 件. 図‑10凍. 結 深 さの 推 定 値 と実 測 値. (廃 ビペ レ ッ ト33cm工. 図‑9〜11は. 、 この 地 域 にお け る標 準 工 法 で あ. る砂 利60cm工. 区、 廃 ビペ レ ッ ト33cm工 区、 廃 ビペ. レ ッ ト17cm工. 区). 区そ れ ぞれ の 路 面 か らの 凍 結 深 さの. 実測 値 と① 式 を用 い て 求 め た 推 定 値 を示 して い る。 この3つ の 図 を見 る と凍 結 深 さが最 大 に な る ま で は 多少 の ずれ が 生 じて い る部 分 も あ る が 、 最 大 の凍 結 深 さは 実測 値 と推 定 値 が ほ ぼ 一 致 して い る。 こ の こ とか ら、廃 ビペ レ ッ トを 凍 上 防 止 の た め の 路 盤 材 と して 用 い る場 合 に 、気 象 デ ー タ を用 い 、 この 凍 結 深 さ推 定 式 に よ り、容 易 に 凍 結 深 さを推 定 で き る こ と がわかった。. 図‑11凍. 結 深 さ の 実 測 値 と推 定 値. (廃 ビペ レ ッ ト17cm工. ―144―. 区).
(7) 5.結. 論. 廃 ビペ レ ッ トは 、 そ の層 厚 が 大 き くなれ ば転 圧 が 不 充 分 で締 め 固 め に くい とい う施 工性 の 悪 さな ど、. 廃 ビペ レ ッ トの 基 礎 的 性 質 に 関す る室 内 実 験 及 び. ま だ多 くの 問題 を抱 え て い るが 、 この 施 工 性 の改 善. 空 知 郡 栗 沢 町 で の 野 外 実 験 の結 果 を ま とめ る と次 の. が 図 れ れ ば 、年 々 確 実 に増 加 す る と思 わ れ る ビニル. よ うに な る。. ハ ウス か らの塩 化 ビニル シ ー トの リサ イ クル 問 題 の 解 決 、寒 冷 地 で の 砂 利 、砕 石 等 の枯 渇化 問題 の解 決. (1)廃. 粒 径 は と もに30mm、 率 は0.12W/m℃ (2)廃. 比 重 は1.3程 度 、熱 伝 導. 程 度 で あ る。. 謝 辞:本 研 究 を行 うに 際 し、北 野 コ ン ク リー ト(株). ビペ レ ッ トの 単 位 容 積 質 量 は0.74g/cm3. 北 野 隆 春 氏 、及 び 元 北海 学 園 大 学 大 学 院 生 、現(株). 程 度 、 改 良 廃 ビペ レ ッ トは0.78g/cm3程 あ る。13kNま. 度で. で の 荷 重 を 繰 り返 し加 え た と き. の廃 ビペ レ ッ ト と改 良廃 ビペ レ ッ トの 変 位 は 最 大13%前 (3)廃. につ な が る もの と思 われ る。. ビペ レ ッ ト並 び に 改 良 廃 ビペ レ ッ トの 最 大. ズ コー シ ャ 佐 渡 知 典 氏 に は 多 大 な る ご尽 力 頂 い た 。 ま た 、本 研 究 は住 友 財 団1996年. 度 環 境 研 究助 成 の 交. 付 を受 け た。 こ こ に記 して深 い感 謝 の意 を表 す る。. 後 で あ る。. ビペ レ ッ トは比 重 が 砂 利 の約1/2程 度 で あ. る ので 、軟 弱 地盤 で の圧 密 沈 下 量 を低 減 で き る。 (4)廃. ビペ レ ッ ト層 は熱 伝 導 性 が 低 く、薄 い層 厚. で標 準 工法 と同等以 上 の凍 上抑 制効 果 が期待. 〈 参 考 文 献> 1) 伊 藤 智 明 、 久 保 宏 、佐 渡 知 典: 廃 棄 ビニ ル シ ー トの 農 道 路. で き る。 (5)長. 盤 材 へ の 活 用 に 関 す る研 究 、平 成9年. 期 使 用 時 の 有 害 物 の溶 出 もな く、 凍 上 防止. の た め の路 盤 材 と して 使 用 可能 で あ る。 (6)廃. 度農 業 土木 学会 大 会. 講 演 会 講 演 要 旨集 、pp. 674〜pp. 675、1997、. 藤沢市. 2) 佐 渡 知 典 、 久 保 宏 、伊 藤 智 明: 廃 棄 ビニ ル シ ー トの 道 路 等 の 凍 上 抑 制 層 材 へ の 活 用 に 関 す る研 究 、平 成9年. ビペ レ ッ トを使 用 した 場 合で も、 気 象 デ ー. タ と既 存 の凍 結 深 さ推 定 式 に よ り、各 舗 装 構 造. 会 第52回. にお け る凍 結 深 さ を推 定 す る こ とが で き る。. 年 次学 術 講演 会 講演 概 要集. pp. 121、1997、. 第5部. 度 土木 学 、pp. 120〜. 八 王 子市. 3) 伊 藤 智 明 、 久 保 宏 、 佐 渡 知 典 、 北 野 隆 春: 廃 棄 ビニ ル シ ー トの 農 道 凍 上 防 止 へ の 適 用 に 関 す る研 究 、農 業 土 木 学 会 北. 6.お. わ りに. 海 道 支 部 研 究 発 表 会 講 演 集 、pp. 12〜pp. 17、1997、. 札幌 市. 4) 佐 渡 知 典 、 久 保 宏 、 伊 藤 智 明 、 北 野 隆 春: 廃 棄 ビニ ル シ ー. 本 研 究 に お け る空 知 郡 栗 沢 町 で の 野 外 実 験 で は 、 廃 ビペ レ ッ トを 用 い た 凍 上 抑 制 層 厚 を17cm及 33cmと. トの 道 路 路 盤 材 へ の 活 用 に 関 す る研 究 、寒 地 技 術 シ ン ポ ジ. び. ウ ム'97寒. して行 っ た が 、 廃 ビペ レ ッ ト17cmが 標 準 工. 法 よ り僅 か に小 さな温 度 差 積 算 値 を示 してい る こ と. 13、pp. 181〜pp.. 186、. 1997、 苫 小 牧 市 5) 伊 藤 智 明 、 久 保 宏 、 佐 渡 知 典 、 北 野 隆 春: 廃 棄 ビ ニ ル シ ー. か ら、 施 工 地 域 で の気 温 、 積 雪 量 の 条 件 を考 慮 して. トの 農 道 路 盤 材 へ の 活 用 に 関 す る研 究(2)、. 置換 厚 を決 定 す る必 要 が あ る。. 平 成10年. 農 業 土 木 学 会 大 会 講 演 会 講 演 要 旨集 、pp. 416〜pp.. ま た 、 施 工 性 の 改 善 の た め 、 室 内試 験 で基 礎 的性 質 を確 認 してい る 改 良廃 ビペ レ ッ トを用 い て 北海 道. 地 技 術 論 文 ・報 告 集Vo1.. 度. 417、. 1998、 京 都 市 6) 熊 谷 茂 樹 、 有 田 政 博:. マ イ ク ロ コ ン ピ ュ ー タ に よ る凍. 空 知 郡 三 笠 市 にお い て 野 外 実 験 を現 在 行 っ て い る。. 結 深 さ推 定 プ ロ グ ラ ム につ い て 、 北 海 道 開発 局 土木 試. 更 に 、 施 工 性 の改 善 を 図 る た め の 方 法 と して 、廃 ビ ペ レ ッ トを複 数 接 着 し、 一 枚 の板 状 に した もの を 用. 験 所 月 報No.. い る こ とも一 つ の 方 向 と して 考 え、 室 内試 験 並 び に 野 外 試 験 で そ の適 用効 果 を把 握 す るた め の 実験 も続 けて い く予 定 で あ る。. ―145―. 380、pp.. 25〜pp. 37、1985年1月.
(8) EXPERIMANTAL STUDY ON WASTE VINYL SHEET AS FROST-HEAVE PREVENTIVE. Hiroshi. MATERIALS. KUBO. OF PAVEMENTS. and Tomoaki. ITO. This experimental study has a purpose to solve two social problems which are the recycle of used vinyl sheet and short of highly qualified aggregates for pavements constructions. The investigations were conducted on the full-scale of base course materials with used vinyl sheet as the countermeasures frost-heave preventive materials of pavements, compared with the standard method of pit-run gravel materials.. ―146―.
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